AT521358A4 - Assembly with two non-rotatably connected components - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe (1) umfassend ein erstes Bauteil (2) und ein zweites Bauteil (3), wobei das zweite Bauteil (3) eine Ausnehmung (4) aufweist, in der das erste Bauteil (2) zumindest teilweise angeordnet ist, und wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil (2, 3) ein Verbindungsbereich (6) ausgebildet ist, in dem das erste Bauteil (2) und das zweite Bauteil (3) drehfest miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsbereich (6) in der Ausnehmung (4) des zweiten Bauteils (3) angeordnet ist, und die drehfeste Verbindung durch reibwert-erhöhende Partikel (7) hergestellt ist, die auf der Oberfläche (8) des ersten Bauteils (2) im Verbindungsbereich (6) angeordnet und damit verbunden sind und/oder die auf der Oberfläche (9) des zweiten Bauteils (3) im Verbindungsbereich (6) angeordnet damit verbunden sind.The invention relates to an assembly (1) comprising a first component (2) and a second component (3), the second component (3) having a recess (4) in which the first component (2) is at least partially arranged, and wherein between the first and the second component (2, 3) a connection area (6) is formed, in which the first component (2) and the second component (3) are rotatably connected to each other, the connection area (6) in the Recess (4) of the second component (3) is arranged, and the rotationally fixed connection is produced by particles (7) which increase the coefficient of friction and are arranged on the surface (8) of the first component (2) in the connection region (6) and connected to it and / or which are arranged on the surface (9) of the second component (3) in the connection region (6) and connected to it.
Description
ZusammenfassungSummary
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe (1) umfassend ein erstes Bauteil (2) und ein zweites Bauteil (3), wobei das zweite Bauteil (3) eine Ausnehmung (4) aufweist, in der das erste Bauteil (2) zumindest teilweise angeordnet ist, und wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil (2, 3) ein Verbindungsbereich (6) ausgebildet ist, in dem das erste Bauteil (2) und das zweite Bauteil (3) drehfest miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungsbereich (6) in der Ausnehmung (4) des zweiten Bauteils (3) angeordnet ist, und die drehfeste Verbindung durch reibwerterhöhende Partikel (7) hergestellt ist, die auf der Oberfläche (8) des ersten Bauteils (2) im Verbindungsbereich (6) angeordnet und damit verbunden sind und/oder die auf der Oberfläche (9) des zweiten Bauteils (3) im Verbindungsbereich (6) angeordnet damit verbunden sind.The invention relates to an assembly (1) comprising a first component (2) and a second component (3), the second component (3) having a recess (4) in which the first component (2) is at least partially arranged, and a connection area (6) is formed between the first and the second component (2, 3), in which the first component (2) and the second component (3) are connected to one another in a rotationally fixed manner, the connection area (6) in the Recess (4) of the second component (3) is arranged, and the rotationally fixed connection is produced by friction-increasing particles (7) which are arranged on the surface (8) of the first component (2) in the connection area (6) and are connected to and / or which are arranged on the surface (9) of the second component (3) in the connection area (6) and connected to it.
Fig. 1Fig. 1
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N2018/17000-AT-00N2018 / 17000 AT-00
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe umfassend ein erstes Bauteil, insbesondere eine Welle, und ein zweites Bauteil, insbesondere eine Nabe, wobei das zweite Bauteil eine Ausnehmung aufweist, in dem das erste Bauteil zumindest teilweise angeordnet ist, und wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil ein Verbindungsbereich ausgebildet ist, in dem das erste Bauteil und das zweite Bauteil drehfest miteinander verbunden sind.The invention relates to an assembly comprising a first component, in particular a shaft, and a second component, in particular a hub, the second component having a recess in which the first component is at least partially arranged, and wherein between the first and the second component a connection area is formed in which the first component and the second component are connected to one another in a rotationally fixed manner.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen einem ersten Bauteil, insbesondere einer Welle, und einem zweiten Bauteil, insbesondere einer Nabe, wobei in dem zweiten Bauteil zur Ausbildung eines Verbindungsbereichs zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil eine Ausnehmung hergestellt wird.The invention further relates to a method for producing a rotationally fixed connection between a first component, in particular a shaft, and a second component, in particular a hub, a recess being produced in the second component to form a connection region between the first and the second component.
Aus dem Stand der Technik sind bereits unterschiedlichste Ausbildungen von Welle-Nabe-Verbindungen bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE 101 50 166 A1 einen Längspressverband mit einem Toleranzring, der es ermöglicht größere Kräfte zwischen Fügepartnern, insbesondere Welle-Nabe-Verbindungen, zu übertragen. Der Toleranzring ist beidseitig mit einer reibungserhöhenden Beschichtung versehen, die ausgewählt ist aus der Gruppe Metall-Hartstoff- Ni-Diamant-, NiHartstoff- oder Plasma- Beschichtungen.A wide variety of designs of shaft-hub connections are already known from the prior art. For example, DE 101 50 166 A1 describes a longitudinal press fit with a tolerance ring, which makes it possible to transmit larger forces between joining partners, in particular shaft-hub connections. The tolerance ring is provided on both sides with a friction-increasing coating, which is selected from the group metal-hard material-Ni-diamond, Ni-hard material or plasma coatings.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Welle-Nabe-Verbindung mit verbesserter Drehfestigkeit herzustellen.The present invention has for its object to produce a shaft-hub connection with improved torsional strength.
Diese Aufgabe wird mit der eingangs genannten Baugruppe gelöst, bei der der Verbindungsbereich in der Ausnehmung des zweiten Bauteils angeordnet ist, und die drehfeste Verbindung durch reibwerterhöhende Partikel hergestellt ist, die aufThis object is achieved with the assembly mentioned at the outset, in which the connection area is arranged in the recess of the second component, and the rotationally fixed connection is produced by particles which increase the coefficient of friction
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N2018/17000-AT-00 der Oberfläche des ersten Bauteils im Verbindungsbereich angeordnet und damit verbunden sind und/oder auf der Oberfläche des zweiten Bauteils im Verbindungsbereich angeordnet damit verbunden sind.N2018 / 17000-AT-00 arranged and connected to the surface of the first component in the connection area and / or connected to it on the surface of the second component in the connection area.
Weiter wird die Aufgabe mit dem eingangs genannten Verfahren gelöst, wonach vorgesehen ist, dass auf der den Verbindungsbereich ausbildenden Oberfläche des ersten Bauteils und/oder auf der den Verbindungsbereich ausbildenden Oberfläche des zweiten Bauteils reibwerterhöhende Partikel angeordnet und mit der Oberfläche des ersten Bauteils oder der Oberfläche des zweiten Bauteils verbunden werden, und dass danach der erste Bauteil mit der den Verbindungsbereich ausbildenden Oberfläche in der Ausnehmung des zweiten Bauteils angeordnet wird.The object is further achieved with the method mentioned at the outset, according to which it is provided that particles which increase the friction value are arranged on the surface of the first component forming the connection area and / or on the surface forming the connection area and with the surface of the first component or the surface of the second component, and that the first component is then arranged with the surface forming the connection area in the recess of the second component.
Anders als beim voranstehend genannten Stand der Technik wird bei der Erfindung kein Längspressverband, sondern ein Querpressverband zwischen den Fügepartnern ausgebildet. Durch die direkte Anordnung der reibwerterhöhenden Partikel auf zumindest einem der beiden Bauteile und deren Verbindung damit kann auf ein zusätzliches Element, wie den voranstehend genannten Toleranzring, verzichtet werden. Indem die reibwerterhöhenden Partikel bereits mit zumindest einem der beiden Bauteile verbunden sind, kann zudem ein höherer Widerstand gegen die relative Verdrehung der beiden Bauteile zueinander erreicht werden.In contrast to the prior art mentioned above, the invention does not form a longitudinal press dressing, but a transverse press dressing between the joining partners. The direct arrangement of the friction-increasing particles on at least one of the two components and their connection therewith makes it possible to dispense with an additional element, such as the tolerance ring mentioned above. By already connecting the friction-increasing particles to at least one of the two components, a higher resistance to the relative rotation of the two components relative to one another can be achieved.
Vorzugsweise kann nach einer Ausführungsvariante dazu vorgesehen sein, dass ausschließlich das erste Bauteil, insbesondere die Welle, im Verbindungsbereich mit den reibungserhöhenden Partikeln versehen ist. Es kann damit der Fügespalt zwischen den beiden Bauteilen verkleinert werden. Zudem kann damit auch der Zusammenbau der beiden Bauteile vereinfacht werden.According to an embodiment variant, it can preferably be provided that only the first component, in particular the shaft, is provided with the friction-increasing particles in the connection area. The joining gap between the two components can thus be reduced. In addition, the assembly of the two components can be simplified.
Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil nur in einem Teilbereich des Verbindungsbereichs mit den reibwerterhöhenden Partikeln versehen ist/sind. Mit dieser Maßnahme kann ebenfalls der Fügeprozess vereinfacht werden, da die beiAccording to another embodiment variant of the invention, it can be provided that the first component and / or the second component is / are provided with the particles which increase the friction value only in a partial region of the connection region. With this measure, the joining process can also be simplified, since the at
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N2018/17000-AT-00 den Bauteile über das unbelegte Segment der Oberfläche mit geringerem Kraftaufwand zusammengeführt werden können. Darüber hinaus ist eine höhere spezifische Pressung im Querpressverband erreichbar.N2018 / 17000-AT-00 the components can be merged over the unoccupied segment of the surface with less effort. In addition, a higher specific pressure can be achieved in the cross-compression bandage.
Zur weiteren Verbesserung dieses Effektes kann gemäß einer Ausführungsvariante dazu vorgesehen sein, dass sich der Teilbereich des Verbindungsbereichs über einen Bereich eines Kreissegments bzw. Zylindersegments zwischen 5 ° und kleiner 180 ° erstreckt.To further improve this effect, it can be provided according to one embodiment variant that the partial area of the connecting area extends over an area of a circle segment or cylinder segment between 5 ° and less than 180 °.
Es kann nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung aber auch vorgesehen sein, dass im Verbindungsbereich zumindest eine nutartige Vertiefung mit einer Längserstreckung in der Axialrichtung des ersten Bauteils ausgebildet ist. Es ist damit möglich, eine „Führungslinie“ bereit zu stellen, wodurch der Fügeprozess der beiden Bauteile miteinander ebenfalls verbessert werden kann.According to a further embodiment variant of the invention, however, it can also be provided that at least one groove-like depression with a longitudinal extension in the axial direction of the first component is formed in the connection region. It is thus possible to provide a “guide line”, which can also improve the joining process of the two components with one another.
Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die reibwerterhöhenden Partikel einen mittleren Partikeldurchmesser zwischen 2 μm und 100 μm aufweisen. Unterhalb von 2 μm Partikeldurchmesser wird zwar ebenfalls eine Verbesserung der Drehfestigkeit der Verbindung der beiden Bauteile beobachtet, allerdings wurde beobachtet, dass der Effekt ab 2 μm Partikeldurchmesser ausgeprägter ist. In Hinblick auf die obere Grenze von 100 μm Partikeldurchmesser sei angemerkt, dass zwar noch größere Partikel für den Kraftschluss bzw. Formschluss besser wären, damit allerdings auch ein sehr großer Fügespalt verbunden ist, der wiederum der verbesserten Drehfestigkeit der Verbindung entgegenwirkt.According to another embodiment variant of the invention it can be provided that the friction-increasing particles have an average particle diameter between 2 μm and 100 μm. An improvement in the torsional strength of the connection of the two components is also observed below a particle diameter of 2 μm, but it was observed that the effect is more pronounced from a particle diameter of 2 μm. With regard to the upper limit of 100 μm particle diameter, it should be noted that even larger particles would be better for the frictional connection or positive connection, but this also results in a very large joint gap, which in turn counteracts the improved torsional strength of the connection.
Nach einerweiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die reibwerterhöhenden Partikel zumindest partiell mit einem Haftvermittler versehen werden, über den die Verbindung der reibwerterhöhenden Partikel mit der Oberfläche des ersten Bauteils oder der Oberfläche des zweiten Bauteils hergestellt wird. Es kann damit die Anbindung der Partikel an die Oberfläche des Bauteils verbessert werden.According to a further embodiment variant of the invention, it can be provided that the friction-increasing particles are at least partially provided with an adhesion promoter, by means of which the connection of the friction-increasing particles to the surface of the first component or the surface of the second component is established. The connection of the particles to the surface of the component can thus be improved.
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Die reibwerterhöhenden Partikel können gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung in einem Plasma auf die Oberfläche des ersten Bauteils und/oder die Oberfläche des zweiten Bauteils aufgebracht werden. Mit dem Plasma ist eine Aktivierung der Oberfläche des Bauteils und/oder der Partikel möglich, wodurch ebenfalls die Haftfestigkeit der reibwerterhöhenden Partikel auf der Bauteiloberfläche verbessert werden kann.According to a further embodiment of the invention, the friction-increasing particles can be applied in a plasma to the surface of the first component and / or the surface of the second component. Activation of the surface of the component and / or of the particles is possible with the plasma, which can also improve the adhesive strength of the friction-increasing particles on the component surface.
Für eine Vereinfachung des Fügeprozesses der beiden Bauteile miteinander kann vorgesehen sein, dass das zweite Bauteil vor der Herstellung der drehfesten Verbindung mit dem ersten Bauteil erwärmt oder das erste Bauteil vor der Herstellung der drehfesten Verbindung mit dem zweiten Bauteil abgekühlt wird. Es kann damit der Fügespalt für das Fügen vergrößert werden.To simplify the joining process of the two components with one another, provision can be made for the second component to be heated before the rotationally fixed connection with the first component is established, or for the first component to be cooled before the rotationally fixed connection with the second component is established. The joining gap for joining can thus be enlarged.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert.For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the following figure.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:Each show in a highly simplified, schematic representation:
Fig. 1 eine Welle-Nabe-Verbindung;1 shows a shaft-hub connection;
Fig. 2 eine Ausführungsvariante einer Welle-Nabe-Verbindung;2 shows an embodiment variant of a shaft-hub connection;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante einer Welle-Nabe-Verbindung.Fig. 3 shows a further embodiment variant of a shaft-hub connection.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.In the introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, and the disclosures contained in the entire description can be applied analogously to the same parts with the same reference numerals or the same component names. The location information selected in the description, e.g. above, below, to the side, etc., referring to the figure described and illustrated immediately, and if the position is changed, these are to be applied accordingly to the new position.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsvariante einer Baugruppe 1 auszugsweise im Längsschnitt dargestellt. Die Baugruppe 1 umfasst ein erstes Bauteil 2 und eine zweites1 shows an embodiment variant of an assembly 1 in extracts in longitudinal section. The assembly 1 comprises a first component 2 and a second
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Bauteil 3 bzw. besteht aus diesen beiden Bauteilen. Das ersten Bauteil 2 ist insbesondere eine Welle und das zweite Bauteil 3 ist insbesondere eine Nabe.Component 3 or consists of these two components. The first component 2 is in particular a shaft and the second component 3 is in particular a hub.
Nachdem für die gegenständliche Beschreibung lediglich die Verbindung der beiden Bauteile 2, 3 miteinander betrachtet wird, wird auf die weitere bauliche Ausführung der beiden Bauteile nicht weiter eingegangen.Since only the connection of the two components 2, 3 to one another is considered for the present description, the further construction of the two components is not discussed further.
Generell kann die Baugruppe 1 zwei konzentrisch zueinander angeordnete Bauteile 2, 3 aufweisen. Somit kann die Baugruppe 1 beispielsweise auch eine WelleWelle-Verbindung sein, wobei die zweite Welle im Sinne einer Nabe auf die erste Welle aufgeschoben ist.In general, the assembly 1 can have two components 2, 3 arranged concentrically to one another. The assembly 1 can thus also be a shaft-shaft connection, for example, the second shaft being pushed onto the first shaft in the sense of a hub.
Das zweite Bauteil 3 weist eine Ausnehmung 4 auf. Die Ausnehmung 4 ist in der dargestellten Ausführungsvariante der Baugruppe 1 als Durchbruch durch den zweiten Bauteil 3 in der Axialrichtung 5 ausgebildet. Das erste Bauteil 2 ist insbesondere durch diese Ausnehmung 4 im zweiten Bauteil 3 hindurchgesteckt, sodass sich das erste Bauteil 2 links und rechts des zweiten Bauteils 3 bzw. hinter und vor dem zweiten Bauteil 3 erstreckt. Es ist aber auch möglich, dass das zweiter Bauteil 3 nur in einem Randbereich der ersten Bauteils 2 angeordnet ist, beispielsweise auf einer Seite bündig mit dem ersten Bauteil 2 abschließt. Die Ausnehmung 4 kann aber auch nur ein Sackloch sein, in das das erste Bauteil 2 für die Verbindung mit dem zweiten Bauteil 3 eingeschoben wird.The second component 3 has a recess 4. In the embodiment variant of the assembly 1 shown, the recess 4 is designed as a breakthrough through the second component 3 in the axial direction 5. The first component 2 is in particular inserted through this recess 4 in the second component 3, so that the first component 2 extends to the left and right of the second component 3 or behind and in front of the second component 3. However, it is also possible for the second component 3 to be arranged only in an edge region of the first component 2, for example flush with the first component 2 on one side. The recess 4 can, however, also be just a blind hole into which the first component 2 is inserted for connection to the second component 3.
Zwischen dem ersten Bauteil 2 und dem zweiten Bauteil 3 ist ein Verbindungsbereich 6 ausgebildet. In diesem Verbindungsbereich 6 sind das erste Bauteil 2 und das zweite Bauteil 3 drehfest miteinander verbunden. Dieser Verbindungsbereich 6 ist in der Ausnehmung 4 des zweiten Bauteils 3 ausgebildet.A connection area 6 is formed between the first component 2 and the second component 3. In this connection area 6, the first component 2 and the second component 3 are connected to one another in a rotationally fixed manner. This connection area 6 is formed in the recess 4 of the second component 3.
Bevorzugt ist der Verbindungsbereich zylinderförmig ausgebildet.The connection area is preferably cylindrical.
In dem Verbindungsbereich 6 sind zur drehfesten Verbindung der beiden Bauteile 2, 3 miteinander reibwerterhöhende Partikel 7 angeordnet.Particles 7 are arranged in the connection area 6 for the rotationally fixed connection of the two components 2, 3 to one another.
Der Begriff „reibwerterhöhend“ ist dabei so zu verstehen, dass damit der Reibwert, den die Paarung (bevorzugt zylinderförmige) Oberfläche 8 des ersten Bauteils 2The term “increasing the coefficient of friction” is to be understood in such a way that the coefficient of friction that the pairing (preferably cylindrical) surface 8 of the first component 2 has
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N2018/17000-AT-00 und (bevorzugt zylinderförmige) Oberfläche 9 des zweiten Bauteils 3 hat, durch die Partikel 7 erhöht wird.N2018 / 17000-AT-00 and (preferably cylindrical) surface 9 of the second component 3, through which the particle 7 is increased.
Die reibwerterhöhenden Partikel können ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend bzw. bestehend aus Diamant, Carbiden, wie z.B. Siliziumcarbid (SiC), Borcarbid (B4C), Wolframcarbid (WC), Nitriden, wie z. B. Siliziumnitrid (S13N4), kubisches Bornithd (c-BN), Boriden, Siliziumdioxid (S1O2) oder Aluminiumoxid (AI2O3).The friction-increasing particles can be selected from a group comprising or consisting of diamond, carbides, such as e.g. Silicon carbide (SiC), boron carbide (B4C), tungsten carbide (WC), nitrides, such as As silicon nitride (S13N4), cubic Bornithd (c-BN), borides, silicon dioxide (S1O2) or aluminum oxide (AI2O3).
Die reibwerterhöhenden Partikel 7 sind im Verbindungsbereich 6 entweder auf der Oberfläche 8 des ersten Bauteils 2 angeordnet und damit verbunden oder auf der Oberfläche 9 des zweiten Bauteils 3 angeordnet und damit verbunden. Es ist aber auch möglich, dass die reibwerterhöhenden Partikel 7 im Verbindungsbereich 6 auf der Oberfläche 8 des ersten Bauteils 2 und auf der Oberfläche 9 des zweiten Bauteils 3 angeordnet und mit den Oberflächen 8 bzw. 9 verbunden sind.The friction-increasing particles 7 are arranged in the connection area 6 either on the surface 8 of the first component 2 and connected to them or arranged on the surface 9 of the second component 3 and connected to them. However, it is also possible for the particles 7 which increase the friction value to be arranged in the connection region 6 on the surface 8 of the first component 2 and on the surface 9 of the second component 3 and to be connected to the surfaces 8 and 9, respectively.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante sind die reibwerterhöhenden Partikel 7 im Verbindungsbereich 6 ausschließlich auf der Oberfläche 8 des ersten Bauteils 2, insbesondere der Welle, angeordnet.According to a preferred embodiment variant, the friction-increasing particles 7 in the connection area 6 are arranged exclusively on the surface 8 of the first component 2, in particular the shaft.
Durch die Anordnung der reibwerterhöhenden Partikel 7 wird bevorzugt keine durchgehende Schicht auf der Oberfläche 8 des ersten Bauteils 2 und/oder der zweiten Oberfläche 9 des zweiten Bauteils 3 ausgebildet. Bevorzugt wird mit den reibwerterhöhenden Partikeln 7 eine Belegung der Oberfläche 8 des ersten Bauteils 2 und/oder der zweiten Oberfläche 9 des zweiten Bauteils 3 erhalten.Due to the arrangement of the friction-increasing particles 7, no continuous layer is preferably formed on the surface 8 of the first component 2 and / or the second surface 9 of the second component 3. The friction-increasing particles 7 preferably cover the surface 8 of the first component 2 and / or the second surface 9 of the second component 3.
Bevorzugt beträgt die Flächenbelegung der Oberfläche 8 des ersten Bauteils 2 und/oder der zweiten Oberfläche 9 des zweiten Bauteils 3 zwischen 4 % und 50 %, insbesondere zwischen 4 % und 20 %, der jeweiligen Gesamtfläche. Es kann damit die Performance des Verbindungsbereichs und damit der Baugruppe 1 verbessert werden, da auf die reibwerterhöhenden Partikel 7 ein höherer Druck einwirkt. Durch diese geringe Flächenbelegung kann zudem das Fügen an sich verbessert werden.The surface coverage of the surface 8 of the first component 2 and / or the second surface 9 of the second component 3 is preferably between 4% and 50%, in particular between 4% and 20%, of the respective total surface. The performance of the connection area and thus of the assembly 1 can thus be improved, since a higher pressure acts on the friction-increasing particles 7. This small area occupancy can also improve the joining itself.
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Bevorzugt werden ausschließlich die Oberflächen 8, 9 der Bauteile 2, 3 mit den reibwerterhöhenden Partikel 7 belegt, die an dem Verbindungsbereich beteiligt sind.Preferably, only the surfaces 8, 9 of the components 2, 3 are coated with the friction-increasing particles 7, which are involved in the connection area.
Es ist weiter bevorzugt, wenn ausschließlich die Oberfläche 8 der ersten Bauteils 2 belegt wird, wenn das Fügen der beiden Bauteile 2, 3 nach Erwärmung des zweiten Bauteils 3 erfolgt, da damit die Verbindung der reibwerterhöhenden Partikel 7 mit dem ersten Bauteil 2 nicht geschwächt wird. Umgekehrt wird die ausschließliche Belegung der Oberfläche 9 des zweiten Bauteils 3 bevorzugt, wenn das Fügen der beiden Bauteile 2, 3 nach Abkühlung des ersten Bauteils 2 erfolgt.It is further preferred if only the surface 8 of the first component 2 is covered when the two components 2, 3 are joined after the second component 3 has been heated, since this does not weaken the connection of the friction-increasing particles 7 to the first component 2 , Conversely, the exclusive covering of the surface 9 of the second component 3 is preferred if the joining of the two components 2, 3 takes place after the first component 2 has cooled.
Die reibwerterhöhenden Partikel 7 drücken sich bei der Herstellung der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil 2, 3 in die Oberfläche 8 des ersten Bauteils 2 und/oder die Oberfläche 9 des zweiten Bauteils 3 ein, wodurch ein Kraft- bzw. Formschluss ausgebildet wird.The friction-increasing particles 7 are pressed into the surface 8 of the first component 2 and / or the surface 9 of the second component 3 during the production of the connection between the first and the second component 2, 3, as a result of which a non-positive or positive connection is formed ,
In den Fig. 2 und 3 sind weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Details von Ausführungsvarianten der Baugruppe 1 im Querschnitt gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in der Fig. 1 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung zur Fig. 1 hingewiesen bzw. Bezug genommen.2 and 3 show further and possibly independent details of design variants of the assembly 1 in cross section, again using the same reference numerals or component designations as in FIG. 1 for the same parts. In order to avoid unnecessary repetitions, reference is made to the detailed description of FIG. 1.
Prinzipiell ist es möglich, dass reibwerterhöhende Partikel 7 vollumfänglich am ersten Bauteil 2 und/oder zweiten Bauteil 3 angeordnet sind, also beispielsweise über 360 ° der Welle verteilt angeordnet sind. Nach einer Ausführungsvariante der Baugruppe 1, die in Fig. 2 dargestellt ist, kann aber zum Unterschied dazu vorgesehen sein, dass die reibwerterhöhenden Partikel 7 nur in einem Teilbereich des Umfanges bzw. nur in einem Teilbereich des Verbindungsbereichs 6 angeordnet sind. Dieser Teilbereich kann sich übereinen Bereich eines Kreissegments zwischen 5 ° und kleiner 180 ° erstrecken. Vorzugsweise kann sich dieser Teilbereich gemäß einer Ausführungsvariante dazu über einen Bereich eines Kreissegments bzw. Zylindersegments zwischen 90 ° und 170 °, insbesondere zwischen 120 ° und 150 °, erstrecken. In Fig. 2 erstreckt sich dieser Teilbereich beispielsweise durchgehend über annähernd 160 °.In principle, it is possible for particles 7 which increase the friction value to be arranged in full on the first component 2 and / or second component 3, that is to say are arranged, for example, distributed over 360 ° of the shaft. According to an embodiment variant of the assembly 1, which is shown in FIG. 2, it can be provided in contrast to this that the friction-increasing particles 7 are arranged only in a partial area of the circumference or only in a partial area of the connecting area 6. This partial area can extend over an area of a circle segment between 5 ° and less than 180 °. According to an embodiment variant, this subarea can preferably extend over a region of a circle segment or cylinder segment between 90 ° and 170 °, in particular between 120 ° and 150 °. In Fig. 2, this partial area extends for example continuously over approximately 160 °.
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Neben der ununterbrochenen Ausbildung des Teilbereichs kann auch vorgesehen sein, dass mehrere kleinere Teilbereiche, beispielsweis zwei oder drei, mit Abstand nebeneinander ausgebildet sind, wobei vorzugsweise auch in diesem Fall die gesamte Ausbreitung nicht größer als 180 ° und nicht kleiner als 10 ° ist.In addition to the continuous formation of the partial area, provision can also be made for a plurality of smaller partial areas, for example two or three, to be formed next to one another at a distance, the total spread preferably also not in this case being greater than 180 ° and not less than 10 °.
Bei der Ausführungsvariante der Baugruppe nach Fig. 3 ist vorgesehen, dass im Verbindungsbereich zumindest eine nutartige Vertiefung 10 mit einer Längserstreckung in der Axialrichtung 5 (Fig. 1) des ersten Bauteils 2 ausgebildet ist. Diese nutartige Vertiefung dient dabei als „Führungslinie“, da in diesem Bereich entweder keine reibwerterhöhenden Partikel 7 vorhanden sind oder diese bei Vorhandensein nicht bis in die Oberfläche des zweiten Bauteils 3 reichen.3, it is provided that at least one groove-like depression 10 with a longitudinal extension in the axial direction 5 (FIG. 1) of the first component 2 is formed in the connection area. This groove-like depression serves as a “guideline”, since in this area there are either no particles 7 that increase the friction value or, if present, do not reach the surface of the second component 3.
Alternativ dazu kann diese Vertiefung 10 auch im zweiten Bauteil 3 ausgebildet sein, wie dies in Fig. 3 strichliert angedeutet ist. Es besteht dabei auch die Möglichkeit, dass die Vertiefungen 10 in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.Alternatively, this recess 10 can also be formed in the second component 3, as is indicated by the broken line in FIG. 3. There is also the possibility that the depressions 10 are arranged offset to one another in the circumferential direction.
Prinzipiell können auch mehrere derartige Vertiefungen 10 im ersten Bauteil 2 und/oder im zweiten Bauteil 3 angeordnet bzw. ausgebildet sein, vorzugsweise jeweils gleichmäßig über den Umfang des jeweiligen Bauteils 2,3 verteilt.In principle, a plurality of such depressions 10 can also be arranged or formed in the first component 2 and / or in the second component 3, preferably in each case distributed uniformly over the circumference of the respective component 2, 3.
Die reibwerterhöhenden Partikel 7 können Partikel mit einem (mittleren) Partikeldurchmesser zwischen 2 μm, insbesondere 5 μm, und 100 μm aufweisen. Vorzugsweise weisen die reibwerterhöhenden Partikel 7 jedoch aus voranstehenden Gründen einen mittleren Partikeldurchmesserzwischen 15 μm und 25 μm auf. Die Partikel können beispielsweise einer Partikelgrößenverteilung mit folgenden Werten folgen:The friction-increasing particles 7 can have particles with a (mean) particle diameter between 2 μm, in particular 5 μm, and 100 μm. Preferably, however, the friction-increasing particles 7 have an average particle diameter between 15 μm and 25 μm for the above reasons. The particles can, for example, follow a particle size distribution with the following values:
μm Korn: d50 = 2 μm +/-1 μm, d90 = 2,5 μm - 3 μm μm Korn: d50 = 15 μm +/-1 μm, d90 = 18 μm - 21 μm μm Korn: d50 = 25 μm +/-1 μm, d90 = 28 μm - 36 μmμm grain: d50 = 2 μm +/- 1 μm, d90 = 2.5 μm - 3 μm μm grain: d50 = 15 μm +/- 1 μm, d90 = 18 μm - 21 μm μm grain: d50 = 25 μm + / -1 μm, d90 = 28 μm - 36 μm
100 μm Korn: d50 = 100 μm +/-1 μm, d90 = 105 μm - 110 μm100 μm grain: d50 = 100 μm +/- 1 μm, d90 = 105 μm - 110 μm
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Der mittlere Partikeldurchmesse bedeutet dabei, dass die maximalen Durchmesser der reibwerterhöhenden Partikel 7 bei einem gegebenen Nominalwert um nicht mehr als ± 50 %, insbesondere nicht mehr als ± 30 %, voneinander abweichen.The mean particle diameter means that the maximum diameter of the friction-increasing particles 7 for a given nominal value do not differ from one another by more than ± 50%, in particular not more than ± 30%.
Vorzugsweises sind die Partikel annähernd sphärisch ausgebildet.The particles are preferably approximately spherical.
Nach einerweiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die reibwerterhöhenden Partikel 7 mit einem im Vergleich zur Härte der Partikel 7 weicheren Material beschichtet sind, wobei diese Material vorzugsweise eine Schicht ausbildet. Beispielsweise kann dieses Material eine Matrix auf Polymerbasis aufweisen, wie insbesondere ein Polyamidimid, in dem zumindest ein Festschmierstoff, wie beispielsweise Graphit oder M0S2 oder WS2 oder PTFE, enthalten ist. Der Gesamtanteil an Festschmierstoff kann dabei zwischen 10 Gew.-% und 70 Gew.-%, insbesondere zwischen 15 Gew.-% und 55 Gew.-%, betragen. Den Rest auf 100 Gew.-% bildet die Polymermatrix.According to a further embodiment variant, it can be provided that the friction-increasing particles 7 are coated with a material that is softer than the hardness of the particles 7, this material preferably forming a layer. For example, this material can have a polymer-based matrix, such as, in particular, a polyamideimide, in which at least one solid lubricant, such as graphite or M0S2 or WS2 or PTFE, is contained. The total proportion of solid lubricant can be between 10% by weight and 70% by weight, in particular between 15% by weight and 55% by weight. The remainder to 100% by weight forms the polymer matrix.
Mit dieser Beschichtung der Partikel 7 kann eine Vereinfachung der Montage erreicht werden.This coating of the particles 7 can simplify assembly.
Im Verbindungsbereich 6 kann also zumindest einer der beiden Bauteile 2, 3 mit einer Kombination (gegebenenfalls Kombinationsschicht) versehen sein, die die reibwerterhöhenden Partikel 7 und die im Vergleich dazu weichere Schicht umfasst.In the connection area 6, at least one of the two components 2, 3 can therefore be provided with a combination (possibly a combination layer) which comprises the particles 7 which increase the friction value and the layer which is softer in comparison.
Bevorzugt bedeckt diese weichere Schicht die reibwerterhöhenden Partikel 7 vollständig.This softer layer preferably completely covers the friction-increasing particles 7.
Mit dieser Ausbildung kann der Fügeprozess der beiden Bauteile 2, 3 miteinander ebenfalls vereinfacht werden. Die im Vergleich zu den reibwerterhöhenden Partikeln 7 weichere Schicht dient als Führungsschicht beim Einschieben des ersten Bauteils 2 in die Ausnehmung 4 des zweiten Bauteils 3 (bzw. Aufschieben des zweiten Bauteils 3 auf das erste Bauteil 2). Während des Fügeprozesses kommt es zu einer Deformation der weicheren Schicht, wodurch die reibwerterhöhendenWith this design, the joining process of the two components 2, 3 with one another can also be simplified. The layer, which is softer in comparison to the friction-increasing particles 7, serves as a guide layer when the first component 2 is pushed into the recess 4 of the second component 3 (or the second component 3 is pushed onto the first component 2). During the joining process, the softer layer is deformed, which increases the friction
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Partikel 7 teilweise freigelegt werden und damit in die Oberfläche 8 oder 9 des jeweils anderen Bauteils 2, 3 eindringen können, wodurch die drehfeste Verbindung der beiden Bauteile 2, 3 miteinander ausgebildet wird.Particles 7 are partially exposed and can thus penetrate into the surface 8 or 9 of the other component 2, 3, whereby the rotationally fixed connection of the two components 2, 3 is formed with each other.
Zur Herstellung der drehfesten Verbindung wird in einem ersten Schritt in dem zweiten Bauteil 3 die Ausnehmung 4 ausgebildet. Dies kann bereits bei der Herstellung des zweiten Bauteils 3 an sich erfolgen oder zu einem späteren Zeitpunkt nach dessen Herstellung. Danach werden die reibungserhöhenden Partikel 7 auf zumindest eine der Oberflächen 8, 9 der beiden Bauteile 2, 3 aufgebracht und damit verbunden. Nach deren Anordnung werden die beiden Bauteile 2, 3 drehfest miteinander verbunden, indem das erste Bauteil 2 in das zweite Bauteil 3 eingeschoben oder das zweite Bauteil 3 auf das erste Bauteil 2 aufgeschoben wird. Es ist auch eine Kombination daraus möglich.To produce the rotationally fixed connection, the recess 4 is formed in the second component 3 in a first step. This can take place during the manufacture of the second component 3 itself or at a later point in time after its manufacture. Then the friction-increasing particles 7 are applied to at least one of the surfaces 8, 9 of the two components 2, 3 and connected to them. After their arrangement, the two components 2, 3 are connected to one another in a rotationally fixed manner by pushing the first component 2 into the second component 3 or by pushing the second component 3 onto the first component 2. A combination of these is also possible.
Um die Haftfestigkeit der reibwerterhöhenden Partikel 7 auf der jeweiligen Oberfläche 8, 9 zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass ein Haftvermittler eingesetzt wird. Dieser kann vor dem Auftrag der reibwerterhöhenden Partikel 7 auf die jeweilige Oberfläche 8, 9 der Bauteile 2, 3 aufgetragen werden. Bevorzugt werden aber ausschließlich die reibwerterhöhenden Partikel 7 oberflächlich mit dem Haftvermittler versehen.In order to increase the adhesive strength of the friction-increasing particles 7 on the respective surface 8, 9, it can be provided that an adhesion promoter is used. This can be applied to the respective surface 8, 9 of the components 2, 3 before the application of the friction-increasing particles 7. Preferably, however, only the friction-increasing particles 7 are provided on the surface with the adhesion promoter.
Der Haftvermittler ist kann ein Polymer bzw. generell eine organische Substanz sein. Vorzugsweise wird jedoch ein metallischer Werkstoff als Haftvermittler verwendet, insbesondere Nickel oder chemisch Nickel (NiP). Dieser kann beispielsweise durch galvanisch auf die reibwerterhöhenden Partikel 7 aufgebracht werden. Vorzugsweise beträgt die Bedeckung der reibwerterhöhenden Partikel 7 1 mit dem Haftvermittler zwischen 20% und 80% der Partikeloberfläche. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Bedeckung zwischen 30% und 70% der Partikeloberfläche mit dem Haftvermittler erwiesen.The adhesion promoter can be a polymer or generally an organic substance. However, a metallic material is preferably used as the adhesion promoter, in particular nickel or chemical nickel (NiP). This can be applied, for example, to the particles 7 which increase the friction value by electroplating. The coverage of the friction-increasing particles 7 1 with the adhesion promoter is preferably between 20% and 80% of the particle surface. Covering between 30% and 70% of the particle surface with the adhesion promoter has proven to be particularly advantageous.
Der Anteil an dem (metallischen) Haftvermittler an dem aufzutragenden Gemisch mit den reibwerterhöhenden Partikeln 7 kann zwischen 40 Gew.-% und 80 Gew.%, insbesondere zwischen 55 Gew.-% und 65 Gew.-% betragen.The proportion of the (metallic) coupling agent in the mixture to be applied with the friction-increasing particles 7 can be between 40% by weight and 80% by weight, in particular between 55% by weight and 65% by weight.
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Der Haftvermittler kann beim Aufträgen der reibwerterhöhenden Partikel 7 eineThe adhesion promoter can apply a 7 when applying the friction-increasing particles
Schicht 11 ausbilden, in der die reibwerterhöhenden Partikel 7 teilweise eingebettet sind, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Insbesondere kann diese Schicht 11 denForm layer 11 in which the friction-increasing particles 7 are partially embedded, as indicated in FIG. 1. In particular, this layer 11 can
Fügespalt zwischen den beiden Bauteilen 2, 3 zumindest im Bereich der reibwerterhöhenden Partikel 7 ausfüllen.Fill the gap between the two components 2, 3 at least in the area of the friction-increasing particles 7.
Prinzipiell können die (vorzugsweise mit einem Haftvermittler versehenen) reibwerterhöhenden Partikel 7 mit jedem geeigneten Verfahren auf die jeweilige Oberfläche 8, 9 der Bauteile 2, 3 aufgebracht werden. Bevorzugt werden die reibwerterhöhenden Partikel 7 jedoch in einem Plasma auf die Oberfläche 8 des ersten Bauteils 2 und/oder die Oberfläche 9 des zweiten Bauteils 3 aufgebracht. Dazu können die (vorzugsweise mit einem Haftvermittler versehenen) reibwerterhöhenden Partikel 7 vorab in einem Atmosphärendruckplasma aktiviert werden.In principle, the particles 7 which increase the coefficient of friction (preferably provided with an adhesion promoter) can be applied to the respective surface 8, 9 of the components 2, 3 using any suitable method. However, the friction-increasing particles 7 are preferably applied in a plasma to the surface 8 of the first component 2 and / or the surface 9 of the second component 3. For this purpose, the friction-increasing particles 7 (preferably provided with an adhesion promoter) can be activated in advance in an atmospheric pressure plasma.
Die Elektronen des Plasmastrahls zersputtern den metallischen Haftvermittler auf den Partikeln 7 und schmelzen diesen auf, sodass daraus die voranstehend beschriebene Schicht 11 gebildet wird.The electrons of the plasma jet sputter the metallic adhesion promoter onto the particles 7 and melt them, so that the layer 11 described above is formed therefrom.
Vorzugsweise erfolgt die Abscheidung der Partikel 7 mittels eines Plasmajets.The particles 7 are preferably deposited by means of a plasma jet.
Für das Fügen der beiden Bauteile 2, 3 selbst kann der zweite Bauteil 3 vor der Herstellung der drehfesten Verbindung mit dem ersten Bauteil 2 erwärmt werden, insbesondere auf eine Temperatur zwischen150 °C und 250 °C, vorzugsweise zwischen 160 °C und 180 °C.For the joining of the two components 2, 3 themselves, the second component 3 can be heated before the rotationally fixed connection with the first component 2 is established, in particular to a temperature between 150 ° C and 250 ° C, preferably between 160 ° C and 180 ° C ,
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das erste Bauteil 2 vor der Herstellung der drehfesten Verbindung mit dem zweiten Bauteil 3 abgekühlt werden, beispielsweise auf eine (Oberflächen)Temperatur zwischen -80 °C und 0 °C.Alternatively or additionally, the first component 2 can be cooled before the rotationally fixed connection with the second component 3 is established, for example to a (surface) temperature between -80 ° C. and 0 ° C.
Wie voranstehend ausgeführt, kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung eine selektive Belegung der Oberfläche 8 des ersten Bauteils 2 und/oder eine selektive Belegung der Oberfläche 9 des zweiten Bauteils 3 vorgesehen werden. Diese kann derart aussehen, dass ein in Umfangsrichtung durchgehender ringförmiger Bereich der jeweiligen Oberfläche 8, 9 belegt wird, wobei der ringförmige Bereich eine kleinere axiale Breite aufweist, als die jeweilige Oberfläche 8, 9, aufAs stated above, according to an embodiment variant of the invention, a selective covering of the surface 8 of the first component 2 and / or a selective covering of the surface 9 of the second component 3 can be provided. This can look such that a continuous annular area of the respective surface 8, 9 is occupied in the circumferential direction, the annular area having a smaller axial width than the respective surface 8, 9
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N2018/17000-AT-00 der er ausgebildet ist. Insbesondere wird der ringförmige Bereich näher jener Öffnung im ersten Bauteil 2 angeordnet, in die der zweite Bauteil 3 beim Fügen zuerst eingeschoben wird.N2018 / 17000-AT-00 which he is trained. In particular, the annular region is arranged closer to that opening in the first component 2 into which the second component 3 is first inserted when joining.
Die selektive Belegung kann aber auch in Form eines Streifenmusters ausgebildet sein. Die Streifen weisen dabei bevorzugt eine im Vergleich zur Breite größere Länge auf. Weiter können die Streifen mit ihrer Länge in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung orientiert sein. Die Streifen können geradlinig oder wellenförmig ausgebildet sein.The selective assignment can also be in the form of a stripe pattern. The strips preferably have a greater length than the width. Furthermore, the length of the strips can be oriented in the axial direction or in the circumferential direction. The strips can be rectilinear or wavy.
Mit dem Querpressverband nach der Erfindung sind relativ geringe Flächenpressungen im Bereich von 10 MPa bis 30 MPa erreichbar. Übliche Stirnpressverbindungen haben zum Unterschied dazu Flächenpressungen von mehr als 50 MPa, typischerweise 100 MPa. Untersuchungen des davon zu unterscheidenden Querpressverbandes zeigen aber trotzdem gute Reibwerte im Bereich μ = 0,3-0,7. Unterstützend wirkt hier auch eine geringe Flächenbelegung, beispielsweise etwa 4 % bis 20 %.With the cross-compression bandage according to the invention, relatively low surface pressures in the range from 10 MPa to 30 MPa can be achieved. In contrast, conventional face press connections have surface pressures of more than 50 MPa, typically 100 MPa. However, examinations of the cross-compression bandage to be distinguished from it show good friction values in the range μ = 0.3-0.7. A small area occupancy also has a supporting effect here, for example about 4% to 20%.
Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten der Baugruppe 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind.The exemplary embodiments show or describe possible design variants of the assembly 1, it being noted at this point that combinations of the individual design variants with one another are also possible.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Baugruppe 1 diese bzw. deren Bestandteile nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt sind.For the sake of order, it should finally be pointed out that, for a better understanding of the structure of the assembly 1, these or their components are not necessarily shown to scale.
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BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Baugruppemodule
Bauteilcomponent
Bauteilcomponent
Ausnehmungrecess
Axialrichtungaxially
Verbindungsbereichconnecting area
Partikelparticle
Oberflächesurface
Oberflächesurface
Vertiefungdeepening
Schichtlayer
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N2018/17000-AT-00N2018 / 17000 AT-00
Claims (10)
Priority Applications (2)
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| ATA51057/2018A AT521358B1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Assembly with two non-rotatably connected components |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA51057/2018A AT521358B1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Assembly with two non-rotatably connected components |
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Family
ID=69024054
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ATA51057/2018A AT521358B1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Assembly with two non-rotatably connected components |
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2019
- 2019-11-26 WO PCT/AT2019/060400 patent/WO2020107045A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT521358B1 (en) | 2020-01-15 |
| WO2020107045A1 (en) | 2020-06-04 |
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